一.概述 69$[yt>KYz
自被世人提出并正式问世以来,激光已经走过了一百多年的历史,随着时间的推移,激光技术的不断成熟,激光的特性与电子、电脑以及光学材料等开始了深度融合,激光的应用领域也从最初的材料加工、科研与军事领域逐步拓展至通信、存储、医疗美容、仪表仪器、传感器等更加细分的市场。 {FU,om9
随着激光应用范围的日益增长,不同应用领域开始对激光的照明光斑形状、照明均匀度和出光波前等提出不同的特殊要求,如在聚酯纤维表面处理、印刷材料表面处理等领域中,要求激光照明光斑为均匀的矩形光斑;在光盘系统等光存储需要更高的聚焦能力来增大存储容量。然而,激光束光强一般呈高斯分布,中心光强极强,四周光强相对较弱,能量分布很不均匀,这一特性使得激光并不能直接应用,往往需要对激光进行一些加工来满足应用需求。 e$3{URg
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图一 激光光斑整形匀化 Bqd'2HQd
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图二 高斯光束焊接(左)与平顶光束焊接(右) j!:^+F/
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二. 设计要求 i/%+x-#
波长:0.6328um \'gb{JO
入射光束:圆型光斑,束腰半径0.1mm。 hY@rt,! 8
出射光束:椭圆光斑,Y向束腰半径0.04mm,X向束腰半径0.02mm。 U\
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结构紧凑,整形系统不超过50mm。 eJJD'Z
准直出射。 W5^m[,GU'
S_VZ^1X]
将椭圆光斑整形成圆形光斑,考虑通过两个柱面镜,分别对X向与Y向光斑大小进行整形。柱面镜是X轴和Y轴半径不同的一种透镜,仅有一个方向是球面,因此透镜的形状为圆柱形或半圆柱形。柱面镜类似于球面镜,它们均使用曲面对光线进行发散和聚焦,但柱面镜仅在一个方向上具有光强度,并且不会影响垂直方向上的光线。因此如果需要对光源进行一维整形,柱面镜是不错的选择,整形系统设计如下: 1]i{b/ 4
V_T.#"C4=z
通过物方向导设置高斯光斑初始属性,因为光斑具有X、Y二维,需要在系统参数中更改追迹,将Y-Z平面追迹更改为Y-Z 与 X-Z 同时追迹。设置好的初始结构如下所示。 i0y^b5@MOb
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初始镜头 n5~7x
请联系工作人员获取 ^T#bla893
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查看入射光斑是否符合设计的圆形光斑,在命令行窗口中输入 BEAM 与 XBEAM 分别查看Y向束腰半径与X向束腰半径。 #~(VOcRI
B8Cic\2
在命令行中输入:DPROP P 0 0 1 GEOM 3 L RESAMPLE,查看光斑形状。 VM1`:1Z:$
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初始结构设置完成,将柱面镜的柱面系数设置为变量,并对出射光束在Y-Z平面与X-Z平面的夹角进行限制,以保证平行出射。 ueyz@{On~
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优化宏和镜头结构 Nj<}t/e
优化好的结构如图所示: J.r^"K\
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通过透视图来查看光斑整形效果。 :4f>S)m
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可以看见,像面成一个圆形。光线并没有铺满像面。 "+g9}g
在命令行中输入:DPROP P 0 0 6 GEOM 3 L RESAMPLE,查看光斑形状。 XvU^DEfW
9Q<8DMX^
再次输入 BEAM 和 XBEAM。 Ca&5"aki
pu:Ie#xTDf
在通过 SPEC 查看系统的总长。 D+Ke)-/
L|wD2iw
整体达到了设计要求。